本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其形成方法。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件朝著更高的元件密度，以及更高的集成度的方向發(fā)展。晶體管作為最基本的半導(dǎo)體器件目前正被廣泛應(yīng)用，因此隨著半導(dǎo)體器件的元件密度和集成度的提高，晶體管的柵極尺寸也越來(lái)越短。然而，晶體管的柵極尺寸變短會(huì)使晶體管產(chǎn)生短溝道效應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生漏電流，最終影響半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。

為了克服晶體管的短溝道效應(yīng)，抑制漏電流，現(xiàn)有技術(shù)提出了一種多柵器件—鰭式場(chǎng)效應(yīng)管(Fin FET)，所述鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)包括：位于半導(dǎo)體襯底表面的鰭部和介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋部分所述鰭部的側(cè)壁，且介質(zhì)層表面低于鰭部頂部；位于介質(zhì)層表面、以及鰭部的頂部和側(cè)壁表面的柵極結(jié)構(gòu)；位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部?jī)?nèi)的源區(qū)和漏區(qū)。

然而，隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，亟需進(jìn)一步提高鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其形成方法，其短溝道區(qū)效應(yīng)進(jìn)一步減小，載流子遷移率高，鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能優(yōu)越。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面具有凸起的鰭部；形成橫跨所述鰭部的頂部和側(cè)壁、并位于半導(dǎo)體襯底表面的金屬硫化物層，所述金屬硫化物層后續(xù)作為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)；形成位于所述金屬硫化物層表面的第一柵極結(jié)構(gòu)，所述第一柵極結(jié)構(gòu)橫跨鰭部的頂部和側(cè)壁；形成分別位于所述第一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源電極層和漏電極層。

可選的，所述金屬硫化物層的材料為MoS₂、WS₂、MoSe₂、WSe₂、MoTe₂ 或WTe₂。

可選的，所述金屬硫化物層的形成工藝包括：原子層沉積工藝、原子層外延工藝、金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積工藝或旋涂工藝。

可選的，所述旋涂工藝包括：提供包含有金屬硫化物層中金屬和硫族元素的肼基溶液，將上述肼基溶液旋涂于具有凸起的鰭部的半導(dǎo)體襯底表面；之后，對(duì)上述半導(dǎo)體襯底表面的上述肼基溶液進(jìn)行處理，使溶劑揮發(fā)；之后再進(jìn)行熱處理，使上述肼基中的金屬和硫族元素發(fā)生反應(yīng)，形成覆蓋所述鰭部的頂部和側(cè)壁、并覆蓋半導(dǎo)體襯底表面的金屬硫化物層。

可選的，所述金屬硫化物層的厚度為5納米-10納米。

可選的，在形成金屬硫化物層之后，形成第一柵極結(jié)構(gòu)之前，還包括：形成覆蓋所述金屬硫化物層表面的過(guò)渡層，所述過(guò)渡層的導(dǎo)帶比金屬硫化物層的導(dǎo)帶大0.2電子伏-0.6電子伏。

可選的，所述過(guò)渡層的材料為氧化鈦、氧化鉿或氧化鋁。

可選的，所述過(guò)渡層的厚度為1納米-2納米。

可選的，所述過(guò)渡層的形成工藝為：金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。

可選的，所述源電極層包括位于所述過(guò)渡層表面的源緩沖層和位于所述源緩沖層表面的源接觸層；所述漏電極層包括位于所述過(guò)渡層表面的漏緩沖層和位于所述漏緩沖層表面的漏接觸層。

可選的，所述源緩沖層的材料與所述過(guò)渡層的材料相對(duì)應(yīng)，為鈦、鉿或鋁，所述源接觸層的材料為銅；所述漏緩沖層的材料與所述過(guò)渡層的材料相對(duì)應(yīng)，為鈦、鉿或鋁，所述漏接觸層的材料為銅。

可選的，所述源緩沖層的厚度為40納米-60納米，所述源接觸層的厚度為3納米-10納米；所述漏緩沖層的厚度為40納米-60納米，所述漏接觸層的厚度為3納米-10納米。

可選的，形成金屬硫化物層之前，還包括：對(duì)包括鰭部在內(nèi)的部分半導(dǎo)體襯底摻雜，形成第二柵電極層；形成橫跨所述鰭部的頂部和側(cè)壁、并位于 半導(dǎo)體襯底表面的第二柵氧化層，所述第二柵氧化層和第二柵電極層構(gòu)成第二柵極結(jié)構(gòu)。

可選的，所述第二柵氧化層的材料為氧化鈦、氧化鉿或氧化鋁。

可選的，所述第二柵氧化層的形成工藝為：金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。

可選的，所述第一柵極結(jié)構(gòu)包括：橫跨鰭部的頂部和側(cè)壁的第一柵氧化層；位于所述第一柵氧化層表面的第一柵電極層；以及至少位于第一柵電極層兩側(cè)的側(cè)墻。

可選的，所述第一柵氧化層的材料為氧化鈦、氧化鉿或氧化鋁。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種采用上述任一種方法形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括：半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面具有凸起的鰭部；橫跨所述鰭部的頂部和側(cè)壁、并位于半導(dǎo)體襯底表面的金屬硫化物層，所述金屬硫化物層后續(xù)作為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)；位于所述金屬硫化物層表面的第一柵極結(jié)構(gòu)，所述第一柵極結(jié)構(gòu)橫跨鰭部的頂部和側(cè)壁；分別位于所述第一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源電極層和漏電極層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

在凸出的鰭部表面形成具有二維層狀結(jié)構(gòu)的金屬硫化物層，作為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)，有效避免鰭部表面和第一柵極結(jié)構(gòu)間界面處的懸掛鍵的存在，從而提高鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)的載流子遷移率。

進(jìn)一步的，形成與第一柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)的第二柵極結(jié)構(gòu)，一個(gè)鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有兩個(gè)柵極結(jié)構(gòu)，后續(xù)可以根據(jù)需要選擇對(duì)第一柵極結(jié)構(gòu)或第二柵極結(jié)構(gòu)施加特定電壓，即形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓可靈活選擇。更進(jìn)一步的，形成覆蓋所述金屬硫化物層表面的過(guò)渡層，所述過(guò)渡層的導(dǎo)帶比金屬硫化物層的導(dǎo)帶大0.2電子伏-0.6電子伏，兩者之間構(gòu)成肖特基勢(shì)壘，后續(xù)只需在第一柵極結(jié)構(gòu)表面施加一較小的電壓，載流子即可由源區(qū)遷移到漏區(qū)，而且，所述過(guò)渡層有助于后續(xù)降低溝道區(qū)與源電極層、溝道區(qū)與漏電極層之間的接觸電阻。

對(duì)應(yīng)的，本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)材料為具有二維層狀結(jié)構(gòu)的金屬硫化物，其溝道區(qū)的載流子遷移率高。并且，過(guò)渡層在降低溝道區(qū)與源電極層、溝道區(qū)與漏電極層之間的接觸電阻的同時(shí)，用作充當(dāng)?shù)谝粬叛趸瘜?，使得鰭式?chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)緊湊，有助于產(chǎn)品的集成化。

附圖說(shuō)明

圖1至圖12是本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成過(guò)程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

正如背景技術(shù)所述，現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能有待進(jìn)一步提高。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的性能受到限制，其中一個(gè)因素是鰭部在靠近鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的柵極結(jié)構(gòu)的界面處存在懸掛鍵，所述懸掛鍵影響了溝道區(qū)的載流子遷移率，從而影響了鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的性能。

經(jīng)過(guò)進(jìn)一步分析后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中主要采用硅襯底刻蝕后形成鰭部，雖然硅晶體為正四面體結(jié)構(gòu)，但是形成鰭部后，相當(dāng)于鰭部表面處的無(wú)數(shù)個(gè)硅晶體的化學(xué)鍵被打斷，即鰭部表面存在多個(gè)懸掛鍵。也就是說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)中上述懸掛鍵產(chǎn)生的原因是由鰭部材料自身的分子結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的。

進(jìn)一步的，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，MoS₂材料的晶體結(jié)構(gòu)分為兩種：六角晶體和三角晶體。其中，六角晶體相鄰晶層的晶向垂直，每個(gè)分子層由S-Mo-S原子構(gòu)成“三明治”結(jié)構(gòu)，一層平面六角的Mo原子層位于兩層S原子層之間。具體地，在晶體內(nèi)，每個(gè)S原子與3個(gè)Mo原子之間距離相等，S原子位于三角棱柱體的頂角上，棱柱體的邊長(zhǎng)分別為0.317nm和0.315nm，每個(gè)Mo原子有6個(gè)等距離的S原子環(huán)繞，Mo原子和S原子的距離為0.241nm，S原子與Mo原子間以鍵合能力較強(qiáng)的共價(jià)鍵連接，穩(wěn)定性好；三角晶體所有晶層的晶向平行。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是六角晶體還是三角晶體的MoS₂，均具有典型的層狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為二維層狀結(jié)構(gòu)(2-dimensional geometry)，若采用上述六角或三角晶體的MoS₂代替硅作為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)，則可以有效避免上述懸掛鍵的存在，從而提高鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)的載流子遷移率。

更進(jìn)一步的，發(fā)明人提供一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其形成方法，用MoS₂作為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)，提高溝道區(qū)的載流子遷移率，減輕其短溝道效應(yīng)，提高鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的性能。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。

第一實(shí)施例

請(qǐng)結(jié)合參考圖1和圖2，其中，圖1為垂直于鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長(zhǎng)度方向的剖面示意圖，圖2為沿鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長(zhǎng)度方向的剖面示意圖。提供半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100表面具有凸起的鰭部105。

所述半導(dǎo)體襯底100用于為后續(xù)工藝提供平臺(tái)，所述半導(dǎo)體襯底100為硅襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底、絕緣體上硅襯底、絕緣體上鍺襯底、玻璃襯底或III-V族化合物襯底，例如氮化鎵襯底或砷化鎵襯底等。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底100為硅襯底。

所述鰭部105用于形成鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述鰭部105由刻蝕半導(dǎo)體襯底100后得到。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述鰭部105的形成工藝為干法刻蝕工藝。

請(qǐng)結(jié)合參考圖3和圖4，其中，圖3為垂直于鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長(zhǎng)度方向的剖面示意圖，圖4為沿鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長(zhǎng)度方向的剖面示意圖。對(duì)包括鰭部105在內(nèi)的部分半導(dǎo)體襯底100摻雜，形成第二柵電極層110；形成橫跨所述鰭部105的頂部和側(cè)壁、并位于半導(dǎo)體襯底100表面的第二柵氧化層115，所述第二柵氧化層115和第二柵電極層110構(gòu)成第二柵極結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)有技術(shù)通常僅在鰭部105表面沉積形成第一柵極結(jié)構(gòu)，而發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，還可以通過(guò)摻雜的方式形成與第一柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)的第二柵極結(jié)構(gòu)。這樣做的好處在于，后續(xù)可以根據(jù)需要選擇對(duì)第一柵極結(jié)構(gòu)或第二柵極結(jié)構(gòu)施加特定電壓，即形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓可靈活選擇。

所述第二柵電極層110用于作為第二柵極結(jié)構(gòu)的柵極，用于施加電壓。 所述第二柵電極層110內(nèi)部摻雜有離子，可導(dǎo)電。

所述第二柵氧化層115用于作為第二柵極結(jié)構(gòu)的介質(zhì)層，隔離第二柵電極層110和鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)，即后續(xù)形成的金屬硫化物層。所述第二柵氧化層115的形成工藝為沉積工藝，例如金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。所述第二柵氧化層115的材料為氧化鈦、氧化鉿或氧化鋁等高K介質(zhì)。所述第二柵氧化層115的厚度為2納米-20納米。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第二柵氧化層115的材料為氧化鈦，采用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積工藝形成，其厚度為2納米。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述第二柵極結(jié)構(gòu)為可選步驟，即也可以?xún)H形成第一柵極結(jié)構(gòu)，在此不再贅述。

請(qǐng)結(jié)合參考圖5和圖6，其中，圖5為垂直于鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長(zhǎng)度方向的剖面示意圖，圖6為沿鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長(zhǎng)度方向的剖面示意圖。形成橫跨所述鰭部105的頂部和側(cè)壁、并位于半導(dǎo)體襯底100表面的金屬硫化物層120，所述金屬硫化物層120后續(xù)作為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)。

如前文所述，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，MoS₂材料的晶體結(jié)構(gòu)具有典型的層狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為二維層狀結(jié)構(gòu)(2-dimensional geometry)，每個(gè)分子層由S-Mo-S原子構(gòu)成三明治結(jié)構(gòu)，S原子和Mo原子各自按照六邊形對(duì)稱(chēng)排列，分子層內(nèi)按照很強(qiáng)的共價(jià)鍵結(jié)合，而分子層間則靠相對(duì)較弱的范德華力結(jié)合。若采用MoS₂代替硅作為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)，則可以有效避免上述懸掛鍵的存在，從而提高鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)的載流子遷移率。

更進(jìn)一步的，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，金屬硫族化合物(例如MoS₂、WS₂、MoSe₂、WSe₂、MoTe₂或WTe₂)的晶體結(jié)構(gòu)與MoS2的晶體結(jié)構(gòu)相類(lèi)似，均為二維層狀結(jié)構(gòu)，同樣也可以代替半導(dǎo)體襯底的材料作為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)。

所述金屬硫化物層120橫跨所述鰭部105的頂部和側(cè)壁、并位于半導(dǎo)體襯底100表面，以在后續(xù)作為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)。所述金屬硫化物層120的材料為前文中提到的MoS₂、WS₂、MoSe₂、WSe₂、MoTe₂或WTe₂等金屬硫化物，所述金屬硫化物層120的形成工藝包括：原子層沉積工藝、 原子層外延工藝、金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積工藝或旋涂工藝。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述金屬硫化物層120的材料為MoS₂，其形成工藝為旋涂工藝，所述旋涂工藝包括：提供包含有金屬硫化物層中金屬和硫族元素的肼基溶液，將上述肼基溶液旋涂于具有凸起的鰭部105的半導(dǎo)體襯底100表面；之后，對(duì)上述半導(dǎo)體襯底100表面的上述肼基溶液進(jìn)行處理，使溶劑揮發(fā)；之后再進(jìn)行熱處理，使上述肼基中的金屬和硫族元素發(fā)生反應(yīng)，形成覆蓋所述鰭部105的頂部和側(cè)壁、并覆蓋半導(dǎo)體襯底100表面的金屬硫化物層120。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，位于溝道區(qū)的金屬硫化物層120的厚度可影響晶體管的最短溝道區(qū)長(zhǎng)度，具體的，位于溝道區(qū)的金屬硫化物層120的厚度越小，則鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的最短溝道區(qū)長(zhǎng)度越短，越有利于降低短溝道效應(yīng)。另外，考慮到形成金屬硫化物層120的工藝限制，較佳的，所述金屬硫化物層120的厚度為5納米-10納米。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述金屬硫化物層120的厚度為5納米。

請(qǐng)結(jié)合參考圖7和圖8，其中，圖7為垂直于鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長(zhǎng)度方向的剖面示意圖，圖8為沿鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長(zhǎng)度方向的剖面示意圖。形成覆蓋所述金屬硫化物層120表面的過(guò)渡層125，所述過(guò)渡層125的導(dǎo)帶比金屬硫化物層120的導(dǎo)帶大0.2電子伏-0.6電子伏。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由于金屬硫化物層120的二維層狀結(jié)構(gòu)難以摻雜，因而后續(xù)源電極層、漏電極層采用沉積工藝形成，而非摻雜工藝。而用作形成源電極層、漏電極層的材料若直接與金屬硫化物層120接觸，其接觸電阻較大，不利于形成性能優(yōu)越的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管。因此，提出在源電極層和金屬硫化物層120之間，以及漏電極層和金屬硫化物層120之間形成過(guò)渡層125，用于后續(xù)降低溝道區(qū)與源電極層、溝道區(qū)與漏電極層之間的接觸電阻。所述過(guò)渡層125的導(dǎo)帶比金屬硫化物層120的導(dǎo)帶大0.2電子伏-0.6電子伏，兩者之間接觸界面構(gòu)成肖特基勢(shì)壘，后續(xù)只需在第一柵極結(jié)構(gòu)表面施加一較小的電壓，載流子即可由源區(qū)遷移到漏區(qū)。

所述過(guò)渡層125的材料為氧化鈦、氧化鉿或氧化鋁等高K介質(zhì)，厚度為1納米-2納米。所述過(guò)渡層125的形成工藝為：金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述過(guò)渡層125的材料為氧化 鈦，其厚度為2納米，形成工藝為金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積工藝。

需要說(shuō)明的是，為有效節(jié)省工藝步驟，并且使鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)更加緊湊。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述過(guò)渡層125可同時(shí)作為第一柵極結(jié)構(gòu)的第一柵氧化層，用于隔離第一柵電極層和金屬硫化物層120。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述過(guò)渡層125也可以為可選步驟，僅形成位于金屬硫化物層120表面的第一柵氧化層，在此不再贅述。

請(qǐng)結(jié)合參考圖9和圖10，其中，圖9為垂直于鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長(zhǎng)度方向的剖面示意圖，圖10為沿鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長(zhǎng)度方向的剖面示意圖。形成位于所述過(guò)渡層125表面的第一柵電極層130，位于第一柵電極層130兩側(cè)的側(cè)墻135。

如前文所述，所述過(guò)渡層125同時(shí)作為第一柵極結(jié)構(gòu)的第一柵氧化層。因而，本發(fā)明的實(shí)施例中，可直接在過(guò)渡層125表面形成第一柵電極層130。所述第一柵電極層130的形成工藝為沉積工藝，例如原子層沉積工藝。所述第一柵電極層130的形成步驟包括：形成覆蓋所述過(guò)渡層125表面第一柵電極薄膜；形成位于所述第一柵電極薄膜表面的光刻膠層(未圖示)，所述光刻膠層定義出第一柵極結(jié)構(gòu)的位置；以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述第一柵電極薄膜直至暴露出過(guò)渡層125表面，形成位于所述過(guò)渡層125表面的第一柵電極層130。所述第一柵電極層130的材料為金屬材料，例如銅、金或鋁中的一種或多種組合。所述第一柵電極層130的厚度為100納米-300納米。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，若未形成過(guò)渡層125，直接在金屬硫化物層120表面形成第一柵氧化層，可以光刻膠層為掩膜，依次刻蝕第一柵電極薄膜、第一柵氧化薄膜，直至暴露出金屬硫化物層120，形成位于所述金屬硫化物層120表面的第一柵氧化層和覆蓋所述第一柵氧化層的第一柵電極層130，在此不再贅述。

所述側(cè)墻135用于隔離第一柵電極層130和源電極層、以及第一柵電極層130和漏電極層。所述側(cè)墻135的形成工藝為沉積工藝，本發(fā)明的實(shí)施例中，所述側(cè)墻135的具體形成過(guò)程為：形成覆蓋所述第一柵電極層130的頂部和側(cè)壁，并覆蓋過(guò)渡層125的側(cè)墻薄膜；回刻蝕所述側(cè)墻薄膜形成位于第 一柵電極層130兩側(cè)的側(cè)墻135。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述位于第一柵電極層130底部的部分過(guò)渡層125、第一柵電極層130和側(cè)墻135共同構(gòu)成第一柵極結(jié)構(gòu)。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，若未形成過(guò)渡層，直接在金屬硫化物層表面形成第一柵氧化層，所述側(cè)墻的具體形成過(guò)程為：形成覆蓋所述第一柵電極層的頂部和側(cè)壁，并覆蓋金屬硫化物層的側(cè)墻薄膜；回刻蝕所述側(cè)墻薄膜形成位于第一柵電極層和第一柵氧化層兩側(cè)的側(cè)墻。

請(qǐng)結(jié)合參考圖11和圖12，其中，圖11為垂直于鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長(zhǎng)度方向的剖面示意圖，圖12為沿鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長(zhǎng)度方向的剖面示意圖。形成分別位于所述第一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源電極層和漏電極層。

所述源電極層和漏電極層分別用于作為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極和漏極。所述源電極層和漏電極層的形成工藝為沉積工藝。本發(fā)明的實(shí)施例中，為進(jìn)一步降低源電極層和過(guò)渡層125之間、以及漏電極層和過(guò)渡層125之間的接觸電阻，將源電極層和漏電極層均設(shè)置多層堆疊結(jié)構(gòu)。

具體地，所述源電極層包括位于所述過(guò)渡層125表面的源緩沖層140和位于所述源緩沖層140表面的源接觸層145；所述漏電極層包括位于所述過(guò)渡層125表面的漏緩沖層150和位于所述漏緩沖層150表面的漏接觸層155。所述源緩沖層140的厚度為40納米-60納米，所述源接觸層145的厚度為3納米-10納米；所述漏緩沖層150的厚度為40納米-60納米，所述漏接觸層155的厚度為3納米-10納米。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述源緩沖層140的厚度為50納米，所述源接觸層145的厚度為5納米；所述漏緩沖層150的厚度為50納米，所述漏接觸層155的厚度為5納米。

并且，所述源緩沖層140的材料與所述過(guò)渡層125的材料相對(duì)應(yīng)，即源緩沖層140的材料為過(guò)渡層125中的金屬材料，為鈦、鉿或鋁，所述源接觸層145的材料為銅；所述漏緩沖層150的材料與所述過(guò)渡層125的材料相對(duì)應(yīng)，即漏緩沖層150的材料為過(guò)渡層125中的金屬材料，為鈦、鉿或鋁，所述漏接觸層155的材料為銅。

本發(fā)明的實(shí)施例中，所述過(guò)渡層125的材料為氧化鈦，所述源緩沖層140 和漏緩沖層150的材料均為鈦，所述源接觸層145和漏接觸層155的材料為銅。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述源電極層和漏電極層也可以為單層結(jié)構(gòu)，在此不再贅述。

上述步驟完成后，本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作完成。由于采用具有二維層狀結(jié)構(gòu)的金屬硫化物層作為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)，有效避免鰭部表面和第一柵極結(jié)構(gòu)間界面處的懸掛鍵的存在，從而提高鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)的載流子遷移率。

進(jìn)一步的，形成與第一柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)的第二柵極結(jié)構(gòu)，一個(gè)鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有兩個(gè)柵極結(jié)構(gòu)，后續(xù)可以根據(jù)需要選擇對(duì)第一柵極結(jié)構(gòu)或第二柵極結(jié)構(gòu)施加特定電壓，即形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓可靈活選擇。

更進(jìn)一步的，形成覆蓋所述金屬硫化物層表面的過(guò)渡層，所述過(guò)渡層的導(dǎo)帶比金屬硫化物層的導(dǎo)帶大0.2電子伏-0.6電子伏，兩者之間構(gòu)成肖特基勢(shì)壘，后續(xù)只需在第一柵極結(jié)構(gòu)表面施加一較小的電壓，載流子即可由源區(qū)遷移到漏區(qū)，而且，所述過(guò)渡層有助于后續(xù)降低溝道區(qū)與源電極層、溝道區(qū)與漏電極層之間的接觸電阻。

相應(yīng)的，請(qǐng)繼續(xù)參考圖11和圖12，本發(fā)明還提供了一種采用上述方法形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括：半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100表面具有凸起的鰭部105；橫跨所述鰭部105的頂部和側(cè)壁、并位于半導(dǎo)體襯底100表面的金屬硫化物層120，所述金屬硫化物層120后續(xù)作為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)；位于所述金屬硫化物層120表面的第一柵極結(jié)構(gòu)，所述第一柵極結(jié)構(gòu)橫跨鰭部105的頂部和側(cè)壁；分別位于所述第一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源電極層和漏電極層。

其中，所述半導(dǎo)體襯底100為硅襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底、絕緣體上硅襯底、絕緣體上鍺襯底、玻璃襯底或III-V族化合物襯底，例如氮化鎵襯底或砷化鎵襯底等。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底100為硅襯底。

所述鰭部105由刻蝕半導(dǎo)體襯底100后得到，其材料與半導(dǎo)體襯底100相同。即本發(fā)明的實(shí)施例中，所述鰭部105的材料為硅。

所述金屬硫化物層120的材料為MoS₂、WS₂、MoSe₂、WSe₂、MoTe₂或WTe₂等具有二維層狀結(jié)構(gòu)的金屬硫化物，其厚度為5納米-10納米。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述金屬硫化物層120的材料為MoS₂，厚度為5納米。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的實(shí)施例中，還包括：位于半導(dǎo)體襯底100內(nèi)的第二柵電極層110；橫跨所述鰭部105的頂部和側(cè)壁、并位于半導(dǎo)體襯底100表面的第二柵氧化層115，所述金屬硫化物層120覆蓋第二柵氧化層115表面。

所述第一柵極結(jié)構(gòu)包括：位于所述金屬硫化物層120表面的第一柵氧化層；覆蓋所述第一柵氧化層的第一柵電極層130；以及至少覆蓋所述第一柵電極層130側(cè)壁的側(cè)墻135。本發(fā)明的實(shí)施例中，過(guò)渡層125位于金屬硫化物層120表面，部分作為第一柵氧化層，部分用作降低溝道區(qū)與源電極層、溝道區(qū)與漏電極層之間的接觸電阻，所述側(cè)墻135僅覆蓋第一柵電極層130側(cè)壁。

所述源電極層和漏電極層分別用于形成鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極和漏極。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述包括位于所述過(guò)渡層125表面的源緩沖層140和位于所述源緩沖層140表面的源接觸層145；所述漏電極層包括位于所述過(guò)渡層125表面的漏緩沖層150和位于所述漏緩沖層150表面的漏接觸層155。

更多關(guān)于本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的描述，請(qǐng)參考前文形成方法中所述，在此不再贅述。

本發(fā)明的技術(shù)方案中，鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)材料為具有二維層狀結(jié)構(gòu)的金屬硫化物，其溝道區(qū)的載流子遷移率高。并且，過(guò)渡層在降低溝道區(qū)與源電極層、溝道區(qū)與漏電極層之間的接觸電阻的同時(shí)，用作充當(dāng)?shù)谝粬叛趸瘜?，使得鰭式?chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)緊湊，有助于產(chǎn)品的集成化。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。